铸造工艺设计论文

型砂型芯及涂料配方性能及烘干规范。
铸件缺陷的防治措施，铸件的验收规范和允许修补的条件。
序号
计算过程或说明
结论
一．阅读零件图，分析工艺
二．铸件质量的计算
三．确定浇注时间
四．确定浇注系统，以及分型面的选择与论证
五．砂芯的设计
六．冒口、冷铁等的选择和计算
七．型砂、芯砂及涂料的配方性能及烘干规范
八铸件缺陷的防治措施铸件验收规范和允许修补的条件
综上可知：
V总=V长方体+V2圆+V3圆+V4圆+V5圆
+V6筋= 0.91174996
HT密度ρ为7.3kg/
铸件的重量G=ρv总= 0.91174996 x 7.3
=6.656 kg
浇冒口重量占铸件重量的比例
铸件重量/kg
大量
生产%
成批
生产%
单件小
批生产%
<100
20-40
20-30
25-35
该铸件为单件小批生产，铸件重量<100kg,
有水平位置浇
注的平板铸件
11-40
4-10
<4
最小上
升速度
mm/s
8-10
11-20
21-30
31-100
3.计算金属液液面上升速度：
V=C/t
C—铸件最低点到最高点的距离，按浇注
时的位置确定(mm)
t—计算的浇注时间（s）
V=142 / 8.8 =16.1 mm/ s
由上表可知铁液的最小上升速度为
11-20 mm/s.
在范围内，所以浇注时间符合。
1.确定内浇道的截面积。
铸件重量6.656 kg铸件壁厚最薄处5 mm，
最厚处22 mm，
查《铸造工（技师高级技师）》一书，
表1-15
可查的S内=1.6
2校核砂箱高度是否满足
浇注铸型的最小压头H小，对充满型腔是
必须的，计算的压头不能低于H小值：
H小=L1tg
砂量忆提高粘砂层的冷却速度；避免型芯局部
过热；选用耐火度高或冷却能力强的造型材料。
2.铸件缺陷修补的原则：
修补后的铸件外观、性能和寿命均能满足要
求，且经济上合算，即应修补。反之，技术上无
把握，经济上得不偿失，就不进行修补。
《手工造型工》机械工业出版社
《铸造工艺及设备》机械工业出版社
《热加工实训》机械工业出版社
t—浇注时间（s）
所以综上可计算出H均，H均=253mm
H均> H小，所以合理。
3.确定浇注方式
顶住式浇注系统的优点是：金属液容易
充满型腔，凝固顺序自下而上，有利于铸件
的补缩，对薄壁铸件可以防止浇不到，冷隔
等缺陷，浇注系统结构简单，紧凑，便于造
型，节约金属。但在浇注时，金属液易产生飞
溅、氧化、容易产生砂眼、氧化夹渣等缺陷。
式中：L1—自直浇道中心线到铸件最高、
最远的水平距离。L1=162mm
—保险压力角(参考《铸造工艺及
设备》一书，表3-7)取 =13度
由以上可得H小=37.4mm
H均=
H均—作用于内浇道的金属液静压头
G2—型内金属液的顶总重量（kg）
μ—流量系数(根据《铸造工艺及设计》
一书的表3-5及表3-6可确定μ的值为0.7)
这种浇注系统适用于结构简单，高度不大的
薄壁铸件。
底注式浇注系统的优点是：充型平稳不
会产生飞溅、氧化倾向小，排气容易。但铸件
的温度分布不利于自下而上的定向凝固，当铸
件较高时补缩效果差。
此零件为托架，结构较简单，铸件比较
高，铸件需要补缩，所以综上所属，该铸件的
浇注方式选择顶住式浇注系统为宜。
4.分型面的选择比较及论证：
砂
料
新
砂
配比（重量百分比%）
性能
用
途
旧
砂
粘
土
纸浆
或
糖
浆
木
屑
彭
润
土
焦
炭
粒
水
分
%
透
气
性
湿
压
强
度
干
剪
强
度
20/40
30/50
铸
铁
件
芯
砂
—
60
40
5
-
7
2
-
3
——
—
—
7.5
-
8.5
>100
0.5
-
0.7
>2.0
中
小
件
芯
砂
3.铸铁件型芯用涂料成分比。
涂料配方：
石墨粉: 50%
糊精：1.5-2.0%
沥青：2.5-3.0%
（5）冷隔
防治措施:提高浇注温度，改善熔炼工艺，防止金属液氧化，提高流动性；改变铸件浇注位置，薄壁大平面应尽量放在下面或采用倾斜浇注；加强对
合型、紧固铸型的检查，防止分型面和砂芯出
气孔等处跑火。
（6）粘砂
防治措施:湿型在保证有足够透气性的前提
下，尽可能选用粒度细的原砂；提高砂型的紧
实度，尤其是高大砂型下部的紧实度；减少吃
收缩受阻；延长铸件开箱时间，使铸件在型内
缓慢冷缺；对铸件进行时效处理，减少残留应
力。
（4）热裂
防治措施:铸件要尽量避免壁厚的突然变
化，铸件的转角处做到适当的铸造圆角，铸件
中容易产生拉应力的部位和凝固较迟的部位可
采用冷铁或工艺肋；粘土砂中加入适量木屑或
采用有机粘结剂，以改善型芯砂的溃散性；砂
型和砂芯不应舂的过紧；改用刚度合适的芯骨，芯骨外部要有足够的吃砂量。
A=16
B=11
C=18
直浇道
D=17
《根据铸铁件生产实用技术》一书表1-24
可得浇口杯的形状和尺寸如下：
d
A
B
C
E
H
R1
R2
φ20
20
80
60
100
20
60
10
12
型芯是铸型的一个重要组成部分，型芯的
作用时形成铸件大的内腔，孔洞，阻碍起模部
分的外形以及铸型中有特殊要求的部分。
1.心头设计。
芯头是指伸出铸件以外不与金属液接触的砂芯
件被补缩处热节圆直径或壁厚，再以冒口根部
直径来确定其他尺寸。
冒口的根部直径计算公式：
D=cd
D-冒口根部直径
d-铸件被补缩处热节处内切圆直径
c-比列系数（根据表4-6可得）
根据表4-6选择普通顶冒口中的B型冒口，
冒口的形状和各部分的尺寸如下：
2.冒口的个数，根据公式L=nl/（πD件）
式中L—冒口延伸度
因素，在膜腔内各点的熔融状态的金属液凝固
时间是不相等的，这就会在铸件凝固后产生热
应力造成铸件变形，裂纹等，同时，由于冷却
凝固时间不等，铸件回出现疏松冷隔，气孔等
缺陷。因此在铸造生产中常采用一些措施来防
止或减少铸件缺陷的产生。
该铸件需要补缩，且铸件壁厚连接处，壁厚
相差较大有可能会产生热节，所以应采用冒口
在型腔的最高处和型腔中气体不易排出的地方。
（2）缩陷、缩孔和缩松
防治措施:正确设计内浇道、冒口、冷铁
的位置，确保铸件在凝固收缩过程中不断有液体
金属补充；改进铸件结构，使铸件有利于补缩；保证铸型有足够的强度，对较大的铸件采用干型，防
止型壁向外扩张。
（3）冷裂
防治措施:力求铸件壁厚均匀，使铸件各
部分的冷缺速度尽量趋于一致；尽量不使铸件
松香：1.5-2%
汽油：50%
4．因为该铸件使用的是树脂砂，因此无需烘干。
1．铸件缺陷及防治措施；
（1）气孔和针孔
防治措施：炉料要烘干、除锈、去油污、；焦
炭的质量要好，以提高金属液的出炉温度；孕
育剂，球化剂和所用的工具要烘干；防止液体
金属在熔炼过程中的过度氧化，；制造砂型时舂
砂要均匀，型、芯排气要通畅；出气冒口要放
算各浇道的截面尺寸。
根据《铸造工艺及设备》一书，表3-8，可
查得：
∑S内：∑S横：∑S直=1：1.1：1.15
因为∑S内=1.6
则可得：∑S横=1.76
∑S直=1.84
6.确定内浇道、直浇道、横浇道及浇口杯的形
状尺寸。
根据《铸造适用数据速查手册》一书，表
1-25，可得：
内浇道
α=11
b=7
c=17
横浇道
部分心头的作用是定位、支撑和排气。
对砂芯的要求：定位和固定砂芯，使砂芯在
铸型中有准确的位置，并能承受砂芯重力及浇
注时液体金属对砂芯的浮力，时砂芯不被破坏。
芯头应能及时将浇注后砂芯所产生的气体排出
型外；下芯合型方便芯头应有适当的斜度和间
隙。
芯头可分为垂直芯头和水平芯头，此图采用
垂直芯头。
垂直芯头的结构如下图所示;
材料工程学院
铸造工艺课程设计
说明书
班级
姓名
学号
课程设计任务书
进程计划表
序号
起止日期
计划安排
完成情况
检查签名
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
6月27
零件结构的铸造工艺性与技术条件分析.
铸型中类，造型、造芯方法的选择.
凝固原则，浇注位置，分型面的选择比较、论证
主要工艺参数的确定
浇注系统类型的选择和尺寸计算。
冒口冷铁的选择和计算。
将数据代入上述公式可知:
浇注经验时间t= 8.8 s
2.验算浇注时间：
计算所得的浇注时间是否合适，通常以
型内金属液面上升速度来验证。浇注时间过长
，会在金属液面上产生较厚的氧化层，造成气
孔.夹渣等缺陷。铸铁件允许的最小液面上升
速度见下表：
型内铁液液面允许的最小上升速度
铸件厚
度/mm
铸件厚度大于
40mm以及所
《造型工》机械工业出版社
《铸造使用数据速查手册》
《铸铁件生产使用技术》等资料
铸件质量
6.656kg
浇注的经验时间
8.8s
铁液的最小上升速度16.1
mm/ s
内浇道的截面积
1.6
H均为
253mm
横浇道的
截面积
1.76
直浇道的
截面积
1.84
冒口个数
为
九．参考资料
1.读图、审图、分析工艺。
（1）该零件为托架，材质为HT150
(2)生产类型：单件小批量生产。
造型材料：树脂砂造型。
造型方法：手工造型。
（3）铸件壁厚：最薄处5毫米，最厚处
22毫米
(4)造型方法：分模造型
造芯方法：芯盒造芯
铸型种类：干型
2．主要工艺参数：
铸造收缩率：1%（灰铸铁的收缩率为1%）
V长方体=1.64 x 0.24 x 1.36
= 0.535296
V2圆= Πx 1.18
= 0.81847868
V3圆= Πx 1.22= 0.48191464
V4圆= Πx 0.24=0.10316784
V5圆= Πx 0.06=0.03323376
V6筋=0.44 x 0.24 x 1.04= 0.109824
或冷铁，但因该铸件具有一定的斜度，采用冷
铁时会比较麻烦，所以Байду номын сангаас用冒口来防止热节的
产生。
冒口是在铸型内专门设置的储存金属液的空
腔，用以补偿铸件成型过程中可能产生收缩，
所需的金属液，防止缩孔、缩松的产生。并起
到排气集渣的作用。
冒口的设计可采用比例法，比例法也称热节
圆法，这种方法就是使冒口的根部直径大于铸
如上图a、b所示的分型面，若将铸件同时置于
于上下两箱内，那么一旦发生错箱，就会产生
e¹不等与e²的现象，使铸件产生很大的的尺寸
偏差，若将整个铸件都置于下箱内，则不管是
否发生错箱，都能保证e¹等于e²从而保证了铸件的尺寸精度。所以，分型面应放置在如图a所示的位置。
5.确定浇注系统组元截面之间的比例关系，计
a—斜度S-间隙
h—下部心头的高度
h1—上部芯头的高度
根据《铸造工》一书
表1-7垂直芯头高度和芯头与芯座的配合间隙
表1-8垂直芯头的斜度
表1-9垂直芯头顶面与芯座配合间隙
可得：
S=0.5 S2=1
上部芯头a1=10ºα=7
下部心头a=7ºα=5
1．冒口的选择及冒口各部分尺寸
在铸造生产中，由于铸件结构和铸造参数的
机械加工余量：2mm（根据机械加工余量的数量GB/T11350-89可得）
起模斜度：0.5º~4º(木模的起模斜度为
0.5º~4º)
最小铸出孔和槽：单件小批量生产大的最小铸出孔为30~50mm
浇注温度：1320~1400℃（根据《铸造工艺及设备》一书表3-1可得）
该铸件可分为6个部分进行计算其体
积，计算过程如下：
则取比例为35%；
浇冒口的重量G1=6.656 x 35%
=2.3296 kg
则可知，金属液的重量G2= G + G1
=8.9856 kg
1浇注时间经验公式：t=k
式中: t—浇注时间（s）
G2—浇入型内的金属液的总
重量（kg）
k—系数，灰铸铁取2.0
l—铸件的平均壁厚
铸件的平均壁厚l=13.5 mm
n—冒口数量
l—冒口沿着轮缘方向的尺寸
D件—轮缘直径
根据上式可得，冒口的个数n=
1.型砂的配比及性能:
种
类
配比（重量百分比）
性能
使用范围
新砂
旧砂
粘土
膨润土
纸浆或糖浆
水分%
湿透气性
湿压强度
干剪
20/40
30/50
40/70
铸铁件用砂
—
—
30
70
4
~
6
_
_
7
~
8
>100
4.5
~
6
>1.5
小件面砂
2芯砂的配比及性能